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長鏈非編碼RNA在肝細胞肝癌中的研究進展

2018-03-22 07:22:14向作林
中國臨床醫(yī)學 2018年1期
關(guān)鍵詞:研究

馬 杰, 張 莉, 向作林

1. 復旦大學附屬中山醫(yī)院放療科,上海 200032 2. 同濟大學附屬東方醫(yī)院放療科,上海 200120

肝細胞肝癌(HCC)是肝癌中最常見的病理類型。在世界范圍內(nèi),肝癌患者死亡率在所有癌癥總死亡率中排第2位。特別是在東亞、東南亞、非洲及歐洲南部,肝癌的發(fā)病率、死亡率仍呈上升趨勢[1]。中國每年肝癌發(fā)病和死亡患者約占全球的一半[2]。傳統(tǒng)手術(shù)治療對于部分HCC患者的病情改善有明顯療效,但相當數(shù)量的患者對治療不耐受,遠期復發(fā)進展。因此,作為未來精準治療的關(guān)鍵,HCC相關(guān)調(diào)控因子成為目前研究的重點。

現(xiàn)代基因?qū)W研究[3]發(fā)現(xiàn),人類基因組中只有不到2%的基因序列編譯蛋白質(zhì),超過90%的序列可轉(zhuǎn)錄為非編碼RNA。早期觀點認為非編碼RNA是翻譯的“噪聲”,不行使功能。近年來,隨著高分辨率芯片及高通量測序技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA, lncRNA)不僅起轉(zhuǎn)錄干擾作用,而且是基因調(diào)控中不可或缺的部分。越來越多的研究表明,非編碼RNA在疾病發(fā)展過程中起著重要作用。在HCC中,lncRNA的調(diào)控作用越發(fā)引起關(guān)注。

LncRNA是一類長度超過200nt的內(nèi)源性RNA,在表觀遺傳水平、轉(zhuǎn)錄過程中發(fā)揮了重要的調(diào)控作用。根據(jù)與鄰近編碼RNA的位置關(guān)系,lncRNA可分為5類:正義lncRNA、反義lncRNA、雙向lncRNA、內(nèi)含子源性lncRNA、基因間lncRNA。LncRNA空間和組織形式上的多樣性使其有多種功能[4]。在細胞核內(nèi),lncRNA可以參與染色質(zhì)的相互作用、轉(zhuǎn)錄調(diào)控與RNA加工過程;在細胞質(zhì)內(nèi),lncRNA在轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的修飾、翻譯過程的調(diào)節(jié)與信號通路的調(diào)控中扮演重要角色。由于lncRNA長度大于200 nt,可以折疊為復雜的高級結(jié)構(gòu),其作用模式在多種情況下脫離了作為核苷酸序列的一級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(與同源RNA序列直接結(jié)合),而偏向了二級或更高級結(jié)構(gòu)[5]。目前,已有多篇文獻報道,HCC相關(guān)的lncRNA以多種形式參與HCC進展調(diào)控,但由于lncRNA高級結(jié)構(gòu)和作用形式的復雜性和未知性,其在HCC中的調(diào)控作用尚需深入探討。本文就lncRNA在HCC中的研究進展進行綜述。

1 LncRNA在HCC發(fā)生中的作用

HCC的發(fā)生涉及病毒感染、基因調(diào)控失調(diào)、遺傳變異等多種因素。乙型肝炎病毒x蛋白(HBx)是乙型肝炎病毒(HBV)致癌效應(yīng)的重要載體[6]。有研究[7-8]證實,lncRNA HULC在HBX誘導下表達上升;作為HBV的下游靶點,其在肝硬化、HCC發(fā)生過程中發(fā)揮了調(diào)控作用。但也有研究[9]顯示,在HBV陰性患者的癌組織中,HULC依然高表達。該研究還發(fā)現(xiàn),HULC可通過細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)提高YB-1蛋白的磷酸化水平,使YB-1從YB-1/mRNAs復合物中釋放,進而激活Cyclin D1、Cyclin E1、MMP3等致癌相關(guān)mRNA的表達,誘導HCC的發(fā)生。正常細胞的晝夜節(jié)律異常是腫瘤發(fā)生的重要誘因,CLOCK復合體參與管控細胞晝夜節(jié)律。研究[10]顯示,HULC可以改變HCC細胞內(nèi)CLOCK的表達模式、延長其表達周期,干擾細胞節(jié)律,促進HCC發(fā)生。以上研究說明,HULC在HCC發(fā)生過程中調(diào)控有多樣性。

LncRNA HOTAIR與多個類型腫瘤的發(fā)生發(fā)展及臨床預(yù)后密切相關(guān)。在HCC細胞中,F(xiàn)OXC1可通過結(jié)合HOTAIR上游區(qū)域而激活其表達,激活的HOTAIR繼而通過占據(jù)miR-1結(jié)合位點來負性調(diào)節(jié)miR-1對下游的調(diào)控,發(fā)揮其促癌效應(yīng);miR-1還能通過直接結(jié)合HOTAIR序列來負性調(diào)控HOTAIR,構(gòu)成一個負性反饋環(huán)路[11]。Bmi-1是miR-218的下游靶點,作為原癌基因在腫瘤形成與腫瘤干細胞特性的維持中發(fā)揮重要作用[12-14]。Fu等[15]研究發(fā)現(xiàn),HOTAIR通過招募EZH2于miR-218啟動子位點來沉默其表達,增強下游Bmi-1編譯,從而抑制P14ARF和P16Ink4a 信號通路,促進HCC形成。HOTAIR還可抑制CREB、P300、RNA polⅡ募集于SETD2的啟動子位點,降低SETD2的表達和磷酸化水平,誘導HCC干細胞的分化[16]。HOTAIR在肝腫瘤干細胞特性的維持和分化方面具有重要意義。

單核苷酸多態(tài)性(SNP)是人類可遺傳變異中最常見的一種,lncRNA相關(guān)SNP參與HCC的發(fā)生。在中國人群中,rs920778C > T多態(tài)性與HOTAIR的高表達相關(guān),影響HCC的易感性和增殖能力[17];在中國漢族人群中,rs145204276多態(tài)性與HCC易感性相關(guān),rs145204276多態(tài)性可能通過干預(yù)lncRNA GAS5啟動子區(qū)甲基化水平而影響其對HCC細胞凋亡的抑制作用,進而促進HCC的發(fā)生[18]。

2 LncRNA在HCC發(fā)展中的調(diào)節(jié)

HCC的發(fā)展主要包括腫瘤細胞的增殖和轉(zhuǎn)移。在HCC發(fā)展過程中,腫瘤血管生成是維持其高代謝水平的基礎(chǔ),鞘氨醇激酶1(Sphk1)參與這一過程。HULC通過競爭性隔離miRNA-107的作用,上調(diào)E2F1表達水平,促進SPHK1的表達,進而調(diào)控腫瘤血管形成[19]。脂質(zhì)代謝相關(guān)因子已被證實與腫瘤的轉(zhuǎn)移起始有很強的相關(guān)性[20],而HULC可以通過HULC/miR-9/PPARA/ACSL1/cholesterol/RXRA正反饋環(huán)路擾亂HCC細胞的正常脂質(zhì)代謝[21]。因此,HULC可能通過脂質(zhì)代謝相關(guān)途徑參與HCC的轉(zhuǎn)移。在缺氧狀態(tài)下,HCC細胞中組蛋白H3、H4的乙酰化水平會下降,lncRNA LET的表達也隨之受到抑制;同時,下調(diào)的lncRNA LET會通過干擾低氧誘導因子-1α(HIF-1α)mRNA的翻譯來影響HIF-1α的表達量和穩(wěn)定性,從而誘發(fā)缺氧相關(guān)的癌細胞轉(zhuǎn)移[22]。

腫瘤干細胞自我更新行為在腫瘤的轉(zhuǎn)移、復發(fā)以及異質(zhì)性形成過程中具有重要意義。LncTCF7是一種在HCC和肝腫瘤干細胞中高表達的lncRNA,目前發(fā)現(xiàn)其在肝腫瘤干細胞的自我更新和腫瘤擴散過程中有調(diào)控作用。LncTCF7通過募集SWI-SNF復合體于TCF7的啟動子上,激活Wnt通路來促進HCC的發(fā)展[23]。LncBRM同樣在HCC細胞及腫瘤干細胞中高表達,可以與BRM蛋白交聯(lián)以啟動BRG1/BRM交換,從而通過BRG1嵌入式BAF復合體來激活YAP1通路,使HCC干細胞維持自我更新和HCC發(fā)生[24]。除此之外,lncRNA DANCR與miRNA競爭性結(jié)合CTNNB1 的mRNA序列,通過調(diào)控CTNNB1表達來調(diào)控影響HCC干細胞特性[25]。

表觀遺傳學改變在HCC發(fā)展中同樣具有重要作用。據(jù)報道,在亞砷酸鹽誘導形成的HCC細胞內(nèi),lncRNA MALAT1與HIF-2α顯著高表達并能增強腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移侵襲能力。其中,MALAT1可以通過泛素-蛋白酶體途徑增強HIF-2α的表達;反之,HIF-2α對MALAT1具有轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用,兩者構(gòu)成一個反饋環(huán)路在HCC發(fā)展中發(fā)揮作用[26]。LncRNA GIHCG通過募集EZH2及DNMT1來上調(diào)miR-200b/a/429啟動子區(qū)域組蛋白H3K27的三甲基化和DNA甲基化水平,進而沉默miR-200b/a/429表達,促進HCC細胞的增殖和轉(zhuǎn)移[27]。LncRNA PCAT-14通過誘導miR-372啟動子甲基化而沉默miR-372的表達,從而調(diào)控ATAD2和Hedgehog通路表達水平,促進HCC細胞的增殖和侵襲[28]。

大多數(shù)基因組拷貝數(shù)變異(CNVs)是基因組不穩(wěn)定造成的,因此一部分CNVs具有致癌效應(yīng)。癌細胞中多種CNVs位于非編碼區(qū)域,與lncRNA異常表達相關(guān)。在HCC中,lncRNA PRAL存在高頻的拷貝數(shù)缺失,而其通過結(jié)合HSP90蛋白促進HSP90與p53的結(jié)合,從而提高p53核內(nèi)表達,促進腫瘤細胞的凋亡,發(fā)揮抑癌作用[29]。同樣,lncRNA TSLNC8在HCC中存在拷貝數(shù)缺失,而TSLNC8可通過與TKT和STAT3競爭,并誘導IL-6/STAT3通路失活,發(fā)揮抑癌作用[30]。LncRNA PRAL和TSLNC8拷貝數(shù)變異參與HCC的發(fā)生與發(fā)展。

研究[31]發(fā)現(xiàn),一部分lncRNA是其他類型非編碼RNA的來源,與miRNA關(guān)系密切。LncRNA H19是miR-675的前體,而miR-675在HCC細胞的多種生物行為中扮演重要角色,比如通過Rb蛋白影響HCC細胞增殖,通過Twist1調(diào)節(jié)間充質(zhì)-上皮細胞轉(zhuǎn)化(MET)過程等,干預(yù)HCC發(fā)展[32]。除此之外,H19在HCC細胞中的促增殖作用還可以通過抑制PHB1表達來實現(xiàn),PHB1通過與CTCF的作用可以反向調(diào)控H19的表達。H19與PHB1構(gòu)成的作用環(huán)路在HCC中發(fā)揮作用[33]。

以往認為惡性腫瘤轉(zhuǎn)移是腫瘤發(fā)展的晚期階段,但越來越多的證據(jù)表明,在腫瘤發(fā)展的早期,甚至原發(fā)灶腫瘤未形成時,腫瘤細胞可能已經(jīng)發(fā)生了轉(zhuǎn)移[34]。上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是上皮細胞通過特定程序轉(zhuǎn)化為具有間質(zhì)表型細胞的過程,與腫瘤的轉(zhuǎn)移侵襲行為密切相關(guān)。目前發(fā)現(xiàn)部分lncRNAs參與這一過程,詳見表1。

表1 通過EMT增強HCC細胞侵襲轉(zhuǎn)移能力的lncRNA

3 LncRNA在HCC預(yù)后中的價值

HCC的預(yù)后相關(guān)指標與lncRNA的表達關(guān)系密切。Yuan等[47]在215例HCC患者中發(fā)現(xiàn),癌組織中的MVIH高表達與無復發(fā)生存率(RFS,P<0.001) 和總存活率(OS,P=0.007)較低明顯相關(guān),而且組織中MVIH高表達是患者低RFS的獨立危險因素。研究[48]通過分析110例接受肝移植術(shù)后HCC患者的臨床數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),HCC組織中HOTAIR高表達可作為HCC復發(fā)的獨立預(yù)后因素[風險比(HR)=3.564,P=0.001];尤其是在米蘭標準所定義的適合行肝移植術(shù)指標范圍以外的患者中,HOTAIR高表達組RFS患者更低。Yang等[49]在240例HCC患者中發(fā)現(xiàn),HULC異常高表達與OS(HR=0.885,P=0.023)和無病生存率[DFS, HR=0.913,P=0.045)]相關(guān);H19過表達是HCC患者DFS的危險因素(HR=1.071,P=0.022),在HBV陽性的HCC患者中,H19呈現(xiàn)高表達趨勢(OR=1.14,P=0.037)。MEG3高表達同樣與HCC的預(yù)后相關(guān)。研究[50]入組的72例HCC病例中,MEG3高表達組DFS、OS優(yōu)于低表達組(P<0.05),其表達量可以作為HCC患者的獨立預(yù)后因素(P=0.038)。研究[41]通過比較102例HCC組織和21例正常肝組織,發(fā)現(xiàn)ZEB1-AS1高表達者OS(P=0.017)和DFS(P=0.013)降低,說明ZEB1-AS1異常表達是患者生存率的獨立預(yù)測因素。

4 LncRNA在HCC治療中的前景

腫瘤細胞的自噬現(xiàn)象與腫瘤耐藥性的關(guān)系是目前研究的熱點。前期已有學者發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞的自噬與化療敏感性形成有關(guān)[51]。轉(zhuǎn)錄因子SP對HULC具有調(diào)控作用,HULC可通過穩(wěn)定Sirt1來誘導自噬行為,削弱HCC的化療敏感性[52]。因此,二甲雙胍這類可降低SP及其管控基因表達的藥物具有增強化療效果的潛力[53]。HOTAIR在HCC中可以通過上調(diào)ATG3和ATG7的水平誘導自噬的發(fā)生[54]。另外,研究[55]還發(fā)現(xiàn),部分基于胞外囊泡進行轉(zhuǎn)運的lncRNA與HCC化療敏感性的改變關(guān)系密切,如lincRNA-ROR。lncARSR通過胞外囊泡向周圍組織傳遞腎癌耐藥性改變的信號[56]。LncRNA對HCC細胞化療敏感性的影響也可能通過胞外囊泡形式傳遞給周圍癌細胞,HCC細胞中經(jīng)胞外囊泡轉(zhuǎn)運的lncRNA如TUC339,同樣可以改變腫瘤表型[57]。

以外源lncRNA對相關(guān)調(diào)控通路進行干擾也是有潛力的治療手段。研究[58]利用MS2病毒樣顆粒(VLPs)與GE11多肽交聯(lián),成功構(gòu)建了MEG3運載體,其經(jīng)網(wǎng)格蛋白介導的內(nèi)吞作用,靶向作用于EGFR陽性的HCC細胞。外源導入的MEG3在胞內(nèi)通過增強p53及下游GDF15的表達,降低MDM2表達,進而抑制HCC細胞的增殖。研究結(jié)果顯示了lncRNA與生物工程結(jié)合應(yīng)用于HCC治療的潛在價值。

近年來,免疫治療成為腫瘤學治療領(lǐng)域的熱點,是癌癥治療探索過程中的里程碑。LncRNA在免疫調(diào)控方面的重要作用顯示其在免疫治療中的應(yīng)用價值[59],如lncEGFR特異性結(jié)合EGFR,通過阻斷其與c-CBL的相互作用及隨后的泛素化來穩(wěn)定EGFR的表達,引起調(diào)節(jié)性T細胞的分化、細胞毒性T細胞的抑制以及HCC的發(fā)展[60]。通過靶向調(diào)節(jié)lncRNA來協(xié)助免疫治療具有較高的潛力。

5 總結(jié)和展望

在中國,HCC的發(fā)病率和死亡率非常高,故針對HCC相關(guān)的研究顯得尤為迫切。前期的研究成果和臨床新技術(shù)已在提高HCC療效方面取得了較為滿意的效果,但不同生理狀況和病理類型等個體化因素對療效和預(yù)后影響很大,故目前對于HCC的治療正向個體化、精準化的方向發(fā)展。LncRNA作為在腫瘤發(fā)展過程中起廣泛調(diào)控作用的因子,是個體化精準治療的重要一環(huán)。雖然目前對lncRNA在HCC中的作用還未充分了解,但最新發(fā)現(xiàn)的lncRNA TERRA與端粒酶之間的密切聯(lián)系和對端粒長度的監(jiān)控作用顯示出lncRNA在腫瘤領(lǐng)域作用的深度[61- 62]。因此,lncRNA在HCC組織中的調(diào)控作用是今后研究的重點,也是臨床檢測、診斷和治療的潛在靶點。

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